Обеспечение клеток энергией

1.

10 класс профиль

2.

Анаболизм
Катаболизм
(Anabole- подъем)
(katabole-разрушение)
По источнику С
автотрофы
гетеротрофы
(СО2)
(органические вещества)
По источнику энергии
фотосинтетики
хемосинтетики

3.

4.

Фотосинтез
Хлорофилл поглощает красную (680 нм) и
синюю (450 нм) части спектра. Зеленый цвет
пигменты отражают и поэтому большинство
растений имеют зеленую окраску

5.

Фотосинтез был открыт в
конце 18 столетия. В изучение
этого процесса внесли свой
вклад многие ученые. В 1600
году Бельгийский
естествоиспытатель
Ян ван Гельмонт поставил
первый эксперимент по
изучению питания растений.
Ян ван Гельмонт

6.

В 1771 году английский
химик Джозеф
Пристли проделал
следующий опыт: он
посадил
мышь
под стеклянный
колпак, и через 5 часов
мышь погибла.
При внесении же под
колпак веточки мяты
мышь осталась живой.

7.

Голландский ученый Ян
Ингенхаус в 1779 году
показал, что
непременным условием
удачного опыта является
наличие солнечного света.
Жан Сенебье показал,
что в процессе
фотосинтеза происходит
потребление
«Фиксированного
воздуха»
Ян Ингенхаус
Жан Сенебье

8.

Фотосинтез
К.А. Тимирязев (1871)
впервые высказал идею о
непосредственном участии
хлорофилла в фотосинтезе
Тимирязев Климент
Аркадьевич
Экспериментально
установил, что фотосинтез
осуществляется
преимущественно в красных
и синих лучах видимого
спектра
«доказать солнечный источник жизни — такова была задача, которую я
поставил с первых же шагов научной деятельности и упорно и всесторонне
осуществлял её в течение полувека».

9.

• Благодаря этому процессу существует весь
органический мир на Земле
•Это единственный процесс, когда
происходит преобразование солнечной
энергии в энергию органических веществ
• Этот процесс обеспечивает живой мир
органическими веществами
• Это единственный процесс, который
снабжает атмосферу кислородом
• Этот процесс защищает живой мир от
действия губительных ультрафиолетовых
лучей

10.

Фотосинтез
Фотосинтез – образование (синтез)
органических веществ (углеводов) из
неорганических веществ(СО2 и Н2О) с
использованием энергии света
6 СО2 + 6 Н2О
6С 6Н 12О6+ О2
глюкоза

11.

+
СО2 Н2О
18 hv
18
(С Н2О)+ О2

12.

Листовая мозаика
Листья имеет форму пластинки,
что позволяет им ориентироваться
в плоскости практически не затеняя
друг друга, образуя листовую мозаику

13.

Строение листа

14.

Фотосинтез
• Главным органом фотосинтеза является
лист, в клетках которого имеются
специализированные органоиды –
хлоропласты

15.

Хлоропласты
Строение
хлоропласта
Хлоропласт – органоид двояковыпуклой
формы, что обеспечивает лучшее
поглощение света

16.

17.

Гем

18.

Фотосистемы
Фотосистема – это комплекс молекул,
локализованный в мембранах
тилакоидов, состоящий из
фотосинтезирующих пигментов и
белков-переносчиков.

19.

Фазы фотосинтеза:
1. Световая фаза – протекает внагранах
мембранах
тилакоидов
хлоропласта под влиянием энергии света
2. Темновая фаза – протекает в строме
хлоропласта, для ее реакций не нужна
энергия света

20.

Световая фаза фотосинтеза
Р
Ферредоксин е430
е
Пластохинон еZ
Редуктаза
е
Цитохромеb
НАДФ+
Цитохром f
е
НАДФ*Н + Н
е
е
ФС 1
Р 700
http://bannikov.narod.ru/images/fotnogot.gif
е
АДФ + Ф
АТФ
О2
Пластоцианин
е
ФС 2
Р 680
е
2Н2О
4Н+

21.

О2
2Н2О 4е
4Н+
рН 8
рН 4
Н+ Н+ Н+
АТФ-аза
Н+

22.

Фотосистемы:
внутри тилакоида (люмен)
фотосистема II
фотосистема I
цитохром
снаружи тилакоида (строма)

23.

Фотосистемы:
Основными ловцами световых частиц
являются две формы хлорофилла: П 700 и
П 680 (П – пигмент, 700 и 680 – максимум
поглощения света в нм). Другие пигменты
выполняют вспомогательную роль

24.

Световая фаза:
1. Молекула хлорофилла фотосистемы I
поглощает квант света и переходит в
возбужденное состояние. При этом
электрон выбивается из молекулы
хлорофилла
2. Богатый энергией электроны, поступает
в особую цепь переносчиков и передаются
на наружную поверхность мембраны
тилакоидов, где накапливаются и
мембрана заряжается отрицательно

25.

Световая фаза:
внутри тилакоида
снаружи тилакоида

26.

Световая фаза:
3. Квант красного света, поглощенный
хлорофиллом П680 фотосистемы ІІ,
переводит электрон в возбужденное
состояние и выбивает его из молекулы
4. Электрон захватывается акцепторами
переносчиками, перемещаясь от одного
акцептора к другому, он теряет энергию,
которая используется для синтеза АТФ

27.

Световая фаза:
АТФ

28.

Световая фаза:
5. Электрон поступает в фотосистему I и
восстанавливает молекулу П700. При этом
молекула П70О возвращается в исходное
состояние и становится вновь способной
поглощать свет
6. Молекула хлорофилла П680
фотосистемы II восстанавливает свой
электрон за счет фотолиза воды, т.е.
расщепление воды под действием энергии
света на Н+ + ОН-

29.

Световая фаза:
Н2
О
= Н+ + ОНН+ Н Н
+
+

30.

Световая фаза:
7. Протоны водорода накапливаются
внутри тилакоида, создавая Н+-резервуар.
В результате внутренняя поверхность
мембраны заряжается положительно
8. При достижении критической
величины разности потенциалов протоны
Н+ проталкиваются через канал АТФсинтетазы. Освобождающаяся при этом
энергия используется для синтеза молекул
АТФ

31.

Световая фаза:
Н2
О
= Н+ + ОНН+ Н Н
+
+
АТФ
Н+ + е
НАДФ +2Н = НАДФ·Н2
Н0

32.

Световая фаза:
9. Катионы водорода на наружной стороне
мембраны присоединяют электроны
молекулы хлорофилла, образуя атомарный
водород, который с помощью переносчика
НАДФ
(никотинамидадениндинуклеотидфосфат)
поступает в строму хлоропласта на синтез
глюкозы
Н+ + е
Н0
2Н + НАДФ = НАДФ·Н2

33.

Световая фаза:
ОН- е
4ОН
ОН
2Н2О +О2

34.

Световая фаза:
Ионы гидроксильной группы отдают свои
электроны, превращаясь в радикалы:
ОН- е
ОН. Этот электрон закрывает
«дыру» в молекуле хлорофилла
фотосистемы II.
4ОН
2Н2О +О2
•Таким образом, в результате переноса
электронов и протонов через мембрану
происходит превращение световой
энергии в химическую энергию связей
молекул АТФ – фотофосфорилирование

35.

Световая фаза:
Н2
О
НАДФ
• Следовательно, на свету электроны
перемещаются от воды к фотосистемам II и I,
и затем к НАДФ – нециклический поток
электронов

36.

37.

Световая фаза:
•Таким образом, энергия солнечного света
порождает три процесса:
1) Образование кислорода вследствие
фотолиза воды
2) Синтез АТФ
3) Образование атомов водорода в форме
НАДФ·Н 2

38.

Темновая фаза:

39.

40.

Темновая фаза фотосинтеза
Рибулозомонофосфат
Аминокислоты
АТФ
Глюкоза
1
АДФ + Ф
6
2 Триозофосфат
НАДФ+
5
Рибулозодифосфат
2
Цикл
Кальвина –
Бенсона
3
НАДФ*Н+Н
СО2
Фосфоглицерат
4
Дифосфоглицерат
АТФ
АДФ + Ф

41.

Энергообеспечение фотосинтеза
Е
АТФ
Фотофосфорилирование:
АДФ + Ф
АТФ

42.

Суммарное уравнение фотосинтеза

43.

Темновая фаза:
1.Протекает в строме хлоропласта как на
свету, так и в темноте и представляет
собой ряд последовательных
преобразований CO2
2. Ферменты связывают пятиуглеродный
сахар с углекислым газом воздуха. При
этом образуются соединения, которые
последовательно восстанавливаются до
молекулы глюкозы

44.

Задание 2. Заполните таблицу «Сравнение
световой и темновой фаз фотосинтеза»
Критерии для
сравнения
Локализация
Основные
процессы
Исходные
вещества
Образующиеся
продукты
Источник
энергии
Световая фаза
Темновая фаза

45.

«Сравнение световой и темновой фаз
фотосинтеза»
Критерии для
сравнения
Световая фаза
Темновая фаза
Локализация
Мембрана
тилакоидов
Строма
хлоропласта
Основные
процессы
Фотолиз воды
Восстановление
НАДФ+ до НАДФ* Н2
Синтез АТФ
Окисление НАДФ* Н2
Распад АТФ до АДФ и Ф.
Фиксация СО2
Цикл Кальвина)
Исходные
вещества
Вода, АДФ, Ф, НАДФ+
АТФ, НАДФ* Н2 ,
рибулёзомонофосфат
Образующиеся
продукты
НАДФ* Н2 , АТФ
Глюкоза, аминокислоты
и т.п.
Источник
энергии
Световая
энергия
Энергия
АТФ

46.

Хемосинтез
Хемосинтез – это образование
органических веществ из неорганических
веществ за счёт энергии, полученной в
результате реакций окисления
неорганических соединений (сероводород,
водород, аммиак)
Хемосинтез производится бактериями, не
содержащими хлорофиллы
Хемосинтез был открыт в 1887 году
Виноградским С.Н.